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La politique spatiale française: bilan et perspectives

 

IV. EXOBIOLOGIE

La question des origines de la vie commence à être posée en termes scientifiques : les expériences de Miller ont démontré qu'il existait un continuum entre les molécules organiques simples (méthane) et les molécules biologiques (acides aminés) et plus récemment, la génétique et la biologie moléculaire ont considérablement progressé dans la connaissance de la structure commune des organismes vivant actuellement, de leur réalité microscopique et de leur diversité adaptée à des milieux extrêmement variés, parfois même très inhospitaliers. Les scientifiques se sentent aujourd'hui motivés à tenter de reconstituer l'histoire des origines et de l'évolution de la vie, et peut-être même de sa distribution dans l'Univers. Le programme de recherche intitulé "Exobiologie" mis en place par le CNES en 1995 compte la participation d'une quinzaine d'équipes de recherche françaises dans le domaine des Sciences de l'Univers, de la Chimie et de la Biologie. Ce programme a été complété par la création, en début d'année 1999, d'un Groupement de Recherche (GdR Exobiologie) rassemblant des laboratoires des départements scientifiques Sciences de l'Univers, Sciences de la Vie et Chimie du CNRS et visant à définir les grandes lignes d'un programme de recherche national en coopération avec le CNRS, le CNES et l'IFREMER.

La diversité du vivant que nous observons aujourd'hui est le produit d'une longue histoire qui aurait débuté quelques centaines de millions d'années après la formation du Système Solaire et de la Terre et qui serait jalonnée par différentes périodes d'évolution successives. L'exobiologie s'intéresse aux toutes premières périodes ; celles de la « chimie », de « l'information » et de la « protocellule » (20(*)).

V. SCIENCES DE LA MATIÈRE ET DE LA VIE EN MICROPESANTEUR

A. SCIENCES DE LA MATIÈRE

Les recherches effectuées en Sciences de la matière dans la station MIR ont été pour l'essentiel consacrées à la physique des fluides placés au voisinage du point critique liquide-vapeur de leur diagramme de phase et ont utilisé, depuis 1992, les appareils ALICE 1 puis ALICE 2. Il s'agit de minilaboratoires équipés de diagnostics optiques et d'une régulation thermique au dix millième de degré. Ces recherches sont difficiles au sol car la compressibilité très grande des fluides critiques leur confère une grande instabilité mécanique rendant toute observation difficile voire impossible. De fait, les expériences effectuées dans la station MIR, en s'affranchissant de ces instabilités, ont été particulièrement fructueuses dans ce domaine.

Il faut en particulier signaler quelques résultats qui ont été particulièrement remarqués :

- la découverte de nouvelles cinétiques de transition de phase et leurs relations avec la morphologie,

- la découverte d'un quatrième mode de transport de chaleur dans les fluides critiques, plus rapide que tous les autres connus, l'effet ZBG d'après le nom de ses auteurs : Zappoli, Beysens et Garrabos,

- la découverte de l'existence de configurations de mouillage préférentiel d'une paroi par un gaz contrairement à ce que prévoient les théories connues,

- la mise en évidence de comportements extrêmement originaux pour lesquels la chaleur se propage du froid vers le chaud par un jeu subtil de phénomènes thermoacoustiques.

Il a été de même possible d'étudier, grâce à la suppression de la sédimentation, la transition entre la croissance dite dendritique et la croissance dite équiaxe où des particules germent en amont du front de solidification. Certaines de ces expériences n'ont été possibles que grâce à une intense coopération internationale qui a permis aux chercheurs français d'utiliser le four allemand TITUS. La communauté scientifique française a ainsi acquis une avance considérable et une communauté internationale émerge dans ce domaine nouveau de l'hydrodynamique des fluides critiques. Depuis, de nombreuses coopérations sous leadership français ont été et seront conduites.

La pertinence de ces expériences est d'avoir toujours recherché l'importance du rôle de la gravité dans le choix des phénomènes étudiés. La micropesanteur est l'ambiance de gravité apparente quasiment nulle ressentie par un observateur immobile dans un référentiel en mouvement sous les effets seuls de la gravité et de sa vitesse initiale. Le poids est alors équilibré par la force d'inertie d'entraînement et ceci supprime la pression hydrostatique, la convection et la sédimentation dans les phases fluides. La suppression de la pesanteur a donc un rôle indirect sur la matière : les modifications des conditions de transport de matière et d'énergie dans les phases fluides a ainsi un profond retentissement sur la morphologie et l'extension spatiale des interfaces entre fluides ou entre un fluide et une autre phase. Il s'ensuit que la micropesanteur a un rôle sur tous les systèmes présentant au moins une phase fluide dans laquelle sont présentes de fortes inhomogénéités de densité. Ce rôle est une condition nécessaire à la pertinence d'une expérience dans l'espace. Il faut encore que les limitations aux mesures ou à l'observation au sol, dues aux effets perturbateurs de la gravité, aient été identifiées ou, encore mieux, qu'une nouvelle phénoménologie en l'absence de pesanteur ait été pressentie et recherchée a priori. La prise en compte de ces éléments a permis de sélectionner des expériences de portée générale, imaginatives ou porteuses d'espoirs. C'est dans ces conditions et uniquement dans ces conditions que la micropesanteur devient un instrument de recherche conduisant à des résultats scientifiques de premier plan et à une recherche appliquée applicable. Les recherches effectuées dans la station MIR ont suivi en tous points ces grands principes de base. Cette pertinence est notamment très forte dans le cas de l'étude des mélanges binaires avec au moins une phase fluide. Elle est incontournable pour les fluides purs pour lesquels la différence de densité entre le gaz et le liquide est forte. Elle l'est aussi en physiologie humaine, même si les mécanismes d'action de la gravité dans l'organisme n'étaient pas connus a priori.

* (20) Cf. Annexe 6-2 : Recherche - Exobiologie.